PL116214B1 - Method of modification of concretes and mortars - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji be¬ tonów i zapraw budowlanych wodnymi emulsjami wpro¬ wadzanymi z woda zarobowa lub oddzielnie. Emulsje wedlug wynalazku poprawiaja wlasnosci betonów i za¬ praw a przede wszystkim ich plastycznosc i urabialnosc.Znane sa sposoby modyfikacji betonów i zapraw przy pomocy substancji organicznych takich jak woski, poli¬ mery takze i w postaci rozproszonej oraz zwiazki powierz¬ chniowo czynne typu,pochodnych adduktów tlenku ety¬ lenu.Znana jest modyfikacja betonu poprzez dodatek sul¬ fonowych zywic mocznikowo-mslaminowo-formaldehydo- wych z dodatkiem zwiazków buforowych typu siarcza¬ nów lub/i chromianów lub/i weglanów oraz dodatków wielowodorotlenkowych.Znana byla takze modyfikacja betonu do specjalnych celów polegajaca na dodawaniu miedzy innymi niewiel¬ kich ilosci zwiazków powierzchniowo—czynnych jak Iaurynian sodu, monoglikol tlenku nonylo-fenylo-poli- etylenu.Znana jest z opisu patentowego RFN nr 1265 021 mo- , dyfikacja betonu srodkami powierzchniowo-czynnymi ty¬ pu dodecylobenzenosulfonianu, laurylosulfonianu, kon¬ densatami kwasów tluszczowych, soli alkalicznych, zy¬ wic kwasnych oraz niejonowych adduktów tlenku etylenu stosowanymi jako dodatek do wody zarobowej.Równiez z opisu patentowego RFN nr 164 6524 zna¬ ne sa sposoby modyfikacji betonów i zapraw emulsjami tworzyw sztucznych z zastosowaniem emulgatorów nie¬ jonowych typu pksyetylenowych alkoholi tluszczowych, alkilofenoli oraz amin tluszczowych, przy czym dlugosc lancucha hydrofilowego wynosi odpowiednio 2—4 moli tlenku etylenu w przypadku alkoholi tluszczowych, 3— —30 moli tlenku etylenu dla alkilofenoli. 5 Dodatek srodków powierzchniowo-czynnych typu jo¬ nowego (sulfoniany, aminy) oraz niejonowego (addukty tlenku etylenu) powoduje znaczne zapowietrzenie zapraw i betonów poprawiajac takie ich parametry jak mrozood¬ pornosc, wodoprzepuszczalnosc, szczelnosc. Stosowanie 10 tego typu srodków powoduje jednak obnizenie parametrów wytrzymalosciowych betonów i zapraw.Podobne w dzialaniu sa znane i stosowane sole wapnio¬ we lignino-sulfonianów stosowane pod nazwa „klutan" i „klutanit" które opózniaja proces wiazania cementu 15 jak równiez obnizaja wytrzymalosc betonu na sciskanie.Innego rodzaju modyfikatory to zywice silikonowe, polioctan winylu, lateks, mleczko kauczukowe, parafina, woski naturalne (znane z opisu patentowego RFN nr 824110) wzglednie akrylamid, akrylany i metakrylany 20 sodu, metoksydwuakrylamidy (znane z opisu patentowego RFN nr 2058 274). Zwiazki te poprawiaja takie wlasci¬ wosci betonów i zapraw jak: szczelnosc, gladkosc, scie¬ ralnosc itp. i stosuje sie je do otrzymywania betonów spe¬ cjalnego przeznaczenia. 25 Znane jest takze z opisu patentowego RFN nr 1245 823 wykorzystanie weglowodorów izopropylobenzenowych po¬ chodzacych z procesu otrzymawania kumenu w reakcji Friedela—Crafsta do celów napowietrzania betonów.Weglowodory te w pierwszej kolejnosci sulfonuje sie a 30 nastepnie zmydla za pomoca polietanoloamin. Utworzó- 116 214116 214 \ 3 ny w ten sposób zwiazek jest zastosowany w kompozycji i innymi srodkami napowietrzajacymi.Wymienione modyfikatory organiczne opózniaja wia¬ zanie betonu i zapraw oraz obnizaja ich wytrzymalosc na sciskanie. Ponadto ich# technologiczne zastosowanie stwarza duze problemy ze wzgledu na ich slaba rozpusz¬ czalnosc w zimnej wodzie zarobowej, sklonnosc do ze¬ lowania, trudnosci w dozowaniu w przypadku srodków stalych.Istotny przyrost parametrów wytrzymalosciowych o- trzymuje sie poprzez modyfikacje betonów i zapraw poli¬ merami typu: elastomerów termoplatów, fenploplastów, duromerów, poliestrów, jednak ze wzgledu na ich wysokie udzialy w stosunku do cementu zmieniaja one calkowicie przebieg i charakter wiazania betonu lub zapraw i moga byc ze Wzgledu na wysoki koszt zastosowane w specy¬ ficznych przypadkach. Betony z takimi dodatkami nosza nazwe pólimerabetonów.Istota wynalazku jest sposób modyfikacji betonów i za¬ praw za pomoca emulsji weglowodorowej zawierajacej srodki powierzchniowo czynne w postaci adduktów tlen¬ ku etylenu. Wedlug wynalazku, w sposobie tym wraz z woda zarobowa lub oddzielnie wprowadza sie do masy betonowej lub zaprawowej regulator konsystencji stano- . wiacy wodna emulsje polialkilobenzenów o temperaturze wrzenia powyzej 250°C w ilosci 10 do 45% wagowych oraz wosków polietylenowych o liczbie kwasowej 25 do 40 mg KOH/gw ilosci 1 do 7% wagowych wraz z emulga¬ torem, którym jest polietoksylowany alkohol tluszczowy w ilosci 2 do 5 % wagowych, przy czym emulsje uzyskuje sie przez zemulgowanie skladników w roztworze wodnym wodorotlenku sodu, przy czym stosunek ciezarowy sumy stalych skladników emulsji do cementu w betonach i za¬ prawach nie przekracza 5%.Opracowany srodek rózni sie charakterem dzialania od srodków przedstawionych w stanie techniki, posiada równiez calkowicie odmienny sklad chemiczny.Polialkilobenzeny sa odpadem przemyslowym powsta¬ jacym przy alkilacji benzenu gazowym etylenem. W wy¬ niku reakcji Friedela-Craftsa powstaje oprócz etyloben- zenu szereg weglowodorów alkiloarylowych stanowiacych frakcje polialkilobenzenowa.Na podstawie analizy instrumentalnej stwierdzono, ze frakcja polialkilobenzenowa sklada sie z dwu, trój- i wieloalkilofenyloetanów oraz innych zwiazków arylowych o skondensowanej budowie. Jest to lepka ciecz nieroz¬ puszczalna- w goracej wodzie o gestosci ,0,8—1,1 g/cm3, temperaturze wrzenia poWyzej 260 °C, koloru ciemno¬ brazowego.Wosk polietylenowy otrzymuje sie w procesie termo- destrukcji polietylenu w temperaturze okolo 400 °C. Utle¬ niony na powietrzu w temp. okolo 1S0°C wosk poliety¬ lenowy posiada konsystencje pasty o barwie od jasnozól- tej do brazowej i pH od 3 do 5 oraz srednim ciezarze cza¬ steczkowym 3000 do 5000 i liczbie kwasowej 25 do 40 - mg KOH/g. Pasta ta jest nierozpuszczalna w goracej wo¬ dzie. Regulator konsystencji wedlug wynalazku stanowi wodna emulsje omówionych wyzej polialkilobenzenów i wosków polietylenowych.Jako emulgator do otrzymywania emulsji moze byc^ stosowany emulgator jonowy na przyklad alkohol lojowy oksyetylowany srednio 18 molami tlenku etylenu — pro¬ dukt handlowy o nazwie Rokanol LO-18.Jako utrwalacz emulsji (bufor) zastosowano wodny roz¬ twór wodorotlenku sodu zabezpieczajacy korzystne pH 10—12 emulsji oraz jej trwalosc.Emulgowanie polialkilobenzenów oraz utlenionego wos¬ ku polietylenowego odbywa sie za pomoca mlynka kolo- 5 idalnego z zastosowaniem 45—85% wody zdeminerali- zowanej korzystnie 60—73% wody z wodorotlenkiem sodu. Otrzymana emulsja ! winna charakteryzowac sie czasteczkami organicznymi o srednicy ponizej 20 //nu Stosunek sumy stalych skladników emulsji do cementu io w masie betonowej lub zaprawowej nie przekracza 5%.Optymalny stosunek suchej masy emulsji do cementu miesci sie w przedziale 2—3% i charakteryzuje sie ko¬ rzystnymi wlasnosciami technologicznymi. Emulsja mo¬ ze byc mieszana z zimna woda zarobowa w kazdym sto- 15 sunku, jest niepalna i nietoksyczna.Nieoczekiwanie- stwierdzono, ze wprowadzenie wodnej emulsji wedlug wynalazku do mieszanki betonowej lub zaprawowej poprawia jej urabialnosc. Emulsja wyróznia sie korzystnie sposród innych modyfikatorów zdolnoscia 20 intensywnego uplynniania mieszanki betonowej i zapra¬ wowej. Dodatek emulsji zmienia stopien konsystencji od konsystencji gestoplastycznej do pólcieklej.Przy zachowaniu stalej konsystencji dodatek emulsji wedlug wynalazku pozwala na zmniejszenie wskaznika 25 wodno-cementowego o okolo 20 %, co pozwala dla betonu na osiagniecie takich samych wytrzymalosci na sciskanie przy zmniejszeniu zuzycia cementu jak uwidoczniono w przykladach wykonania. Stosowanie emulsji wedlug wynalazku ulatwia transportowanie i ukladanie masy 30 betonowej dzieki jej uplynnieniu, co zmniejsza czasochlon¬ nosc i pracochlonnosc robót budowlanych.Ponadto przy modyfikacji -betonów i zapraw emulsja wedlug wynalazku wystepuje obnizenie skurczu wyste¬ pujacego przy twardnieniu betonu. Modyfikacja pozwala 35 równiez na regulacje czasu wiazania zapraw- i betonów oraz poprawia modul sprezystosci betonów.Dzieki dodatkowi emulsji mozna zatem uzyskac be¬ ton danej marki przy mniejszym zuzyciu cementu. Zwiek¬ szenie wytrzymalosci betonu wynika z poprawy urabial- 40 nosci, z która wytrzymalosc zwiazana jest przez gestosc ' i szczelnosc, redukcji wskaznika co, mozliwej dzieki zas¬ tapieniu w roli smaru czesci wody zarobowej przez re¬ gulator konsystencji w postaci emulsji z modyfikatorem oraz intensyfikacji procesu hydrolizy i" hydratacji cementu 45 przez polialkilobenzeny. Przedmiot wynalazku przedsta¬ wiony jest blizej na ponizszych przykladach wykonania: Przyklad I. Do 10 kg cementu portlandzkiego marki 350 dodano 30 kg piasku plukanego rzecznego oraz 5 kg wody z roztworem 0,125 kg emulsji weglowodoro- 50 wej w przeliczeniu na sucha- mase o nastepujacym skla¬ dzie: polialkilobenzeny — 30 % wagowych utleniony wosk polietylenowy .. — 5 % wag.RokanolLO-18 — 3 % wag. 55 wodorotkleneksodu — 0,5 % wag. woda zdemineralizowana —61,5% wag.Otrzymane ^próbki laboratoryjne byly przechowywane, i badane zgodnie z PN 65/B-14 504. Wyniki badan przed¬ stawiono w kolumnie 2 (tabela)., Równolegle wykonano CT próbki porównawcze o takiej samej konsystencji bez do¬ datku modyfikatora. Wyniki badan przedstawiono w ko¬ lumnie 1 tabeli. Przyklad II. Po wykonania betonu marki Rw=17,0- MPa zuzyto: 220 kg cementu portlandzkiego 350, 2050 kg 65 kruszywa zwirowo-piaskowego o granulacji 0—20 mnv116 214 5 6 Tabela badania ilosc dodatku W/C Rw28 (MPa) | konsystencja (H) I 0 0,5 11,0 10 II 2,5 0,4 17,0 10 III 2,0 0,6 17,8 12 ' IV 0 0,4 17,6 10 V 5 0,6 VI 0 0,6 13,8 j) 14,0 4 22 cji gestoplastycznej do konsystencji pólcieklej. Otrzymane wyniki badan przedstawiono w tabeli (kolumna 5). Wy¬ niki otrzymane z badania zaprawy cementowo-piaskowej bez emulsji przedstawiono w tabeli (kolumna 6).Zastrzezenie patentowe Sposób modyfikacji betonów i zapraw za pomoca emul¬ sji, w którym wraz z woda zarobowa lub oddzielnie wpro¬ wadza sie do masy betonowej lub zaprawowej regulator konsystencji w postaci wodnej emulsji weglowodorowej zawierajacej srodki powierzchniowo czynne w postaci adduktów tlenku etylenu, znamienny tym, ze stosuje sie jako regulator konsystencji wodna emulsje polialkiloben- zenów o temperaturze wrzenia powyzej 250°C w ilosci 10 do 45% wagowych, wosków polietylenowych o licz¬ bie kwasowej 25 do 40 mg KOH/g w ilosci 1 do 7% wa¬ gowych oraz emulgatora, którym jest polietoksylowany al¬ kohol tluszczowy w ilosci 2 do 5% wagowych uzyskana przez zemulgowanie skladników w roztworze wodnym wodorotlenku sodu, przy czym stosunek ciezarowy sumy stalych skladników emulsji w betonach i zaprawach nie przekracza 5 %. 132 kg wody zarobowej oraz 4,4 kg emulsji wedlug wy¬ nalazku. Równolegle zaprojektowano porównawcza mie¬ szanke betonowa o nastepujacym skladzie: 132 kg wody zarobowej oraz 4,4 kg emulsji wedlug wy¬ nalazku. Równolegle zaprojektowano porównawcza mie- 15 szanke betonowa o nastepujacym skladzie: cement portlandzki350 — 380 kg kruszywo zwirowo-piaskowe 0—20mm — 2150 kg 20 woda — 164 kg ©trzymane wyniki przedstawiono w tabeli (kolumna 3 i 4).Przyklad III. Do wykonania zaprawy cementowo- -piaskowej o wytrzymalosci Rw =15,0 MPa zuzyto: 25 300 kg cementu portlandzkiego 350 1000 kg piasku 170 kg wody 15 kg emulsji wedlug wynalazku Dodatek emulsji w ilosci 5% w przeliczeniu na sucha 30 mase w stosunku do cementu powoduje zmniejszenie stopnia konsystencji z H-22 do H-4 a wiec od konsysten- PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób modyfikacji betonów i zapraw za pomoca emul¬ sji, w którym wraz z woda zarobowa lub oddzielnie wpro¬ wadza sie do masy betonowej lub zaprawowej regulator konsystencji w postaci wodnej emulsji weglowodorowej zawierajacej srodki powierzchniowo czynne w postaci adduktów tlenku etylenu, znamienny tym, ze stosuje sie jako regulator konsystencji wodna emulsje polialkiloben- zenów o temperaturze wrzenia powyzej 250°C w ilosci 10 do 45% wagowych, wosków polietylenowych o licz¬ bie kwasowej 25 do 40 mg KOH/g w ilosci 1 do 7% wa¬ gowych oraz emulgatora, którym jest polietoksylowany al¬ kohol tluszczowy w ilosci 2 do 5% wagowych uzyskana przez zemulgowanie skladników w roztworze wodnym wodorotlenku sodu, przy czym stosunek ciezarowy sumy stalych skladników emulsji w betonach i zaprawach nie przekracza 5 %. 132 kg wody zarobowej oraz 4,4 kg emulsji wedlug wy¬ nalazku. Równolegle zaprojektowano porównawcza mie¬ szanke betonowa o nastepujacym skladzie: 132 kg wody zarobowej oraz 4,4 kg emulsji wedlug wy¬ nalazku. Równolegle zaprojektowano porównawcza mie- 15 szanke betonowa o nastepujacym skladzie: cement portlandzki350 — 380 kg kruszywo zwirowo-piaskowe 0—20mm — 2150 kg 20 woda — 164 kg ©trzymane wyniki przedstawiono w tabeli (kolumna 3 i 4). Przyklad III. Do wykonania zaprawy cementowo- -piaskowej o wytrzymalosci Rw =15,0 MPa zuzyto: 25 300 kg cementu portlandzkiego 350 1000 kg piasku 170 kg wody 15 kg emulsji wedlug wynalazku Dodatek emulsji w ilosci 5% w przeliczeniu na sucha 30 mase w stosunku do cementu powoduje zmniejszenie stopnia konsystencji z H-22 do H-4 a wiec od konsysten- PL